5. Tipos de esfuerzos

Cuando se diseña cualquier objeto o estructura se debe tener en cuenta que los elementos que lo forman van a estar sometidos a diferentes tipos de esfuerzos, cargas y acciones que deberán soportar.

Curiosidad

En ocasiones en vez de emplear el concepto esfuerzo es más adecuado usar el concepto tensión, que resulta del cociente entre la fuerza aplicada y la sección sobre la que se aplica.

La tensión se mide en Pascales (Pa), que son equivalentes a los Newton/m2.

Ejemplo o ejercicio resuelto
Un pilar de sección cuadrangular de 30 cm de lado soporta un esfuerzo de compresión de 2.5 103 N. Calcula a qué tensión está sometido el pilar.

AYUDA: Deberemos utilizar la expresión del esfuerzo

AV - Reflexión
Determina la máxima fuerza de tracción que es posible ejercer sobre un cilindro metálico de 30 cm de diámetro, si la tensión máxima que puede soportar es de 3 105 N/m2.
AV - Reflexión
Se tiene que utilizar un pilar de sección circular que debe soportar un esfuerzo de compresión de 2500 N. Si el esfuerzo máximo a compresión que soporta el material es de 63 103 N/m2, ¿de qué diámetro deberíamos elegir el pilar?
Ahora vamos a ir viendo los distintos tipos de esfuerzos a que están sometidos los elementos estructurales.

Importante

Elemento sometido a tracción.
Imagen 37. Fuente propia

Tracción

Se dice que un elemento está sometido a un esfuerzo de tracción cuando sobre él actúan esfuerzos que tienden a estirarlo, como sucede, por ejemplo, con los cables de un puente colgante o con una lámpara que está colgada del techo.

Tirantes de un puente colgante sometidos a tracción
Imagen 38. Kalipedia. Creative Commons.

Importante

Elemento sometido a compresión.
Imagen 39. Fuente propia

Compresión

 

Un elemento se encuentra sometido a compresión cuando sobre él se aplican fuerzas que tienden a provocar su aplastamiento, como es el caso, de los pilares de nuestra casa, o de las patas de una silla cuando estamos sentados en ella.
Cuando un elemento esbelto, es decir mucho más largo que ancho, es sometido a este tipo de esfuerzos puede sufrir importantes deformaciones características debidas a flexiones laterales llamadas pandeo.
Pilares de una construcción sometidos a compresión
Imagen 40. Kalipedia. Creative Commons.

Importante

Elemento sometido a flexión.
Imagen 41. Fuente propia

Flexión

Este tipo de esfuerzos es el que se aplica sobre elementos que tienden a doblarse. Es una combinación de compresión y tracción, mientras que las fibras superiores de la pieza sometida a un esfuerzo de flexión se acortan  (compresión), las inferiores se alargan (tracción), como sucede con una pasarela o en una estantería que se comba debido al peso de los libros.

Aparadores de una estantería sometidos a flexión
Imagen 42. Kalipedia. Creative Commons.

Importante

Elemento sometido a torsión.
Imagen 43. Fuente propia

Torsión

Es el tipo de esfuerzos que soportan los elementos que tienden a ser retorcidos sobre su eje central, es el caso de los ejes, los cigüeñales y las manivelas o de un bote cuando abrimos su tape de rosca.

Punta del destornillador sometida a torsión
Imagen 44. Kalipedia. Creative Commons.

Importante

Elemento sometido a cizalladura.
Imagen 45. Fuente propia.
Cortadura o cizalladura
 
Es el esfuerzo que al ser aplicado sobre un elemento provoca su desgarro o corte. Se produce cuando sobre el mismo plano se aplican esfuerzos en sentidos opuestos. Es el caso de la bola de enganche de una caravana o simplemente del corte con una tijera.
 

Remaches de la estructura sometidos a cizalladura

Imagen 46. Kalipedia. Creative Commons
AV - Reflexión
Estudia estas dos imágenes y determina a qué tipo de esfuerzos están sometidos los distintos elementos de estas estructuras.
Columpio
Puente de San Francisco
Imagen 47. Isftic. Creative Commons.
 		Imagen 48. Isftic. Creative Commons.